火電廠熱工自動化控制技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展研究

呂俊驊

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣西電力設(shè)計研究院有限公司，廣西 南寧 530000）

火電廠目前在我國，是重要的一種電力能源產(chǎn)生的地方。電力關(guān)系到國民的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，百姓的日常生活，對人們的影響非常巨大，因此，作為電力能源的主要來源，火電廠有著舉足輕重的角色?；痣姀S的自動化控制水平，也直接影響火電廠電力的輸出，尤其是當(dāng)下人們在節(jié)能排放越來越重視，如何提高火電廠的效率，是很多企業(yè)致力于研究的一個課題。自動控制的出現(xiàn)，尤其是近年來智能技術(shù)的出現(xiàn)，推動了工業(yè)發(fā)生了變革，以火電廠為例，以往低效率,高能耗的一些工藝，正在被各種智能控制技術(shù)代替，不僅節(jié)約了人力，更重要的是，通過智能控制，使得發(fā)電的效率達(dá)到最高。

1 提高熱工自動化控制系統(tǒng)的意義

火電廠發(fā)電，需要很多的機(jī)組共同完成，機(jī)組的熱工自動化系統(tǒng)在整個機(jī)組工作中的作用非常重要，它不僅給機(jī)組的設(shè)備提供了一個穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，而且在機(jī)組設(shè)備出現(xiàn)意外故障時能通過與其他設(shè)備的聯(lián)結(jié)進(jìn)行過載保護(hù)等，最大限度地保護(hù)機(jī)組設(shè)備不會受到嚴(yán)重的損害。在機(jī)組運(yùn)行時，通過對參數(shù)的監(jiān)控以及分析，了解目前機(jī)組工作的狀態(tài)，為機(jī)組設(shè)備參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)。因此，熱工自動化控制系統(tǒng)關(guān)系到整個火電廠的安全生產(chǎn)、平穩(wěn)運(yùn)行，以及良好的經(jīng)濟(jì)性。火電廠為了進(jìn)一步提升機(jī)組設(shè)備的有效運(yùn)行，熱工自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)用就顯得非常有必要。

2 火電廠熱工自動化控制新技術(shù)

熱工自動化控制在火電廠中的應(yīng)用非常廣泛，近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，熱工自動化控制技術(shù)也取得了很多新的技術(shù)，下面就來一一進(jìn)行闡述說明：

（1）自動檢測控制技術(shù)。由于這幾年自動化和智能技術(shù)的飛速發(fā)展，使各行各業(yè)都受益于此?；痣姀S的生產(chǎn)也是如此，以往機(jī)組的設(shè)備參數(shù)只能靠多次的嘗試調(diào)整，無法保證設(shè)備的最有參數(shù)，在機(jī)組工作中也無法進(jìn)行參數(shù)的記錄和分析。隨著自動技術(shù)的發(fā)展，儀表檢測的智能化也走入了企業(yè)。儀表檢測的智能化，意味著在火電廠的機(jī)組工作中，能自動對生產(chǎn)過程和設(shè)備進(jìn)行檢測各種參數(shù)，并且對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到后續(xù)的發(fā)展趨勢，為后續(xù)的自動操作、設(shè)備工藝的調(diào)整提供依據(jù)。

（2）自動調(diào)節(jié)技術(shù)?；痣姀S的發(fā)電過程，工藝復(fù)雜，機(jī)組設(shè)備繁多，各個環(huán)節(jié)都要做到萬無一失才能保證火電廠的安全運(yùn)行。在機(jī)組的整個運(yùn)行中，氣溫的維持也非常重要，技術(shù)人員畢竟不能做到全天24h 時時刻刻在確認(rèn)，也不能做到所有的參數(shù)都去確認(rèn)，這樣不僅工作量非常巨大，而且，機(jī)組在工作時，有些參數(shù)的確認(rèn)以及調(diào)整也是非常不方便，如鍋爐內(nèi)的溫度。由于鍋爐內(nèi)是一個非常特殊的環(huán)境，它的氣溫時變性比較強(qiáng)。過去，傳統(tǒng)控制方法是進(jìn)行溫度監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常后設(shè)備進(jìn)行報警，提醒技術(shù)人員進(jìn)行處理，這樣操作的弊端就是，若設(shè)備進(jìn)行報警，而技術(shù)人員沒有及時處理（比如報警系統(tǒng)故障、夜晚等），在鍋爐內(nèi)溫度參數(shù)不正確的狀態(tài)下機(jī)組繼續(xù)進(jìn)行工作，結(jié)果危害可想而知。若此時有溫度監(jiān)測系統(tǒng)，并且根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行判斷，若超差后，將進(jìn)行制動調(diào)節(jié)，使鍋爐內(nèi)的溫度時刻都保持在參數(shù)規(guī)格內(nèi)，這樣，鍋爐的使用效率也最大化，機(jī)組設(shè)備的安全性也會得到很好的保障。目前，火電廠中的溫度智能調(diào)節(jié)技術(shù)主要有氣溫模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能氣溫控制技術(shù)。這些智能控制技術(shù)與常規(guī)的PID 控制相結(jié)合，形成多種智能PID 控制技術(shù)。以氣溫模糊控制技術(shù)和PID 控制相結(jié)合的智能控制技術(shù)為例，通過模糊控制和傳統(tǒng)的PID 控制相結(jié)合，可以有效實(shí)現(xiàn)對再熱氣溫等復(fù)雜對象的在線控制，具有快速、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

（3）運(yùn)行的控制技術(shù)。可以根據(jù)預(yù)先擬定的程序和條件，自動對生產(chǎn)過程進(jìn)行一系列的操作。鍋爐的汽包水位是運(yùn)行過程中的重要參數(shù)。水位過高，會造成汽包出口的蒸汽中水分過多，使過熱器的受熱面結(jié)上一層水垢，從而降低過熱器的敏感性，長時間會使過熱器失效，最終由于溫度過高而燒壞過熱器。并且，鍋爐內(nèi)蒸汽溫度過高，會直接影響鍋爐的安全性，以及整個機(jī)組的正常運(yùn)行。若汽包水位過低，則會導(dǎo)致鍋爐內(nèi)的循環(huán)被破壞，最終，由于水量過少而造成溫度過高而損害鍋爐和其他機(jī)組設(shè)備。因此，需要通過分散控制系統(tǒng)（DCS）來實(shí)現(xiàn)汽包水位的自動控制。如今，基本上采用串級三沖量給水控制，由于它引入了蒸汽的流量和給水流量信號，對快速消除、平衡水位都有著非常顯著的效果，已被火電廠廣泛采用。

（4）設(shè)備的自動保護(hù)控制技術(shù)?？刂票Ｗo(hù)系統(tǒng)通過測量系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)的布置，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和其他自動的功能。測量系統(tǒng)有動態(tài)數(shù)據(jù)的分析、信號和頻率的監(jiān)測、鍋爐電壓和電流、溫度等的實(shí)時監(jiān)控，控制火電廠鍋爐和其他機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行，是企業(yè)安全生產(chǎn)和經(jīng)營的最基本保障。設(shè)備的運(yùn)行難免會遇到各種故障，這些障礙如果不及時消除，勢必會對設(shè)備造成一定的影響。火電廠的設(shè)備一般價值比較大，若造成設(shè)備的故障或破壞，經(jīng)濟(jì)影響也非常大。因此，在故障出現(xiàn)時，立即采用設(shè)備的自動保護(hù)功能，以通過切斷電源或者自動暫停的形式保護(hù)機(jī)組的設(shè)備。目前，相關(guān)的控制技術(shù)構(gòu)成主要為：①網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性、實(shí)時性；②測量技術(shù)和預(yù)警技術(shù)的相融合；③系統(tǒng)從測量提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘數(shù)據(jù)背后的深層信息，從而提前判斷設(shè)備的運(yùn)行趨勢，規(guī)避風(fēng)險；④自動辨別異常的運(yùn)行特征，并自動分析故障模式，提供為技術(shù)人員作為參考。

（5）分布式控制系統(tǒng)的技術(shù)。分布式控制系統(tǒng)是熱工自動化技術(shù)的核心部分，目前在各火電廠都得到了非常廣泛的應(yīng)用。分布式控制系統(tǒng)主要借助計算機(jī)的局域網(wǎng)。計算機(jī)的出現(xiàn)，是一項(xiàng)偉大的發(fā)明，隨著計算機(jī)的普及化，它已經(jīng)貫穿到我們的日常生活和工作中了?；痣姀S的鍋爐控制、設(shè)備的參數(shù)控制等都離不開計算機(jī)。在鍋爐運(yùn)行中，使用計算機(jī)的聯(lián)動，可以有效對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，并且，通過計算機(jī)的局域網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建各個不同機(jī)組的有效連接，從而構(gòu)建成網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。這種控制技術(shù)，需要進(jìn)行大量的程序進(jìn)行處理機(jī)組的數(shù)據(jù)，對于計算的處理系統(tǒng)也有一定的要求。這些處理的數(shù)據(jù)，為火電廠的機(jī)組工作提供了必不可少的依據(jù)，從而降低了風(fēng)險的發(fā)生，保證機(jī)組的正常運(yùn)行。另外，由于計算機(jī)對數(shù)據(jù)的監(jiān)控和分析，優(yōu)化了工序，從而提高了鍋爐的利用率，以及減少相關(guān)的設(shè)備，提高火電廠企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。

3 火電廠熱工自動化控制新技術(shù)應(yīng)用建議

鑒于當(dāng)前的自動化技術(shù)仍有很大提升的空間，在火電廠熱工自動化控制技術(shù)應(yīng)用上，我們要做到以下幾點(diǎn)：

（1）確定當(dāng)前熱工自動化技術(shù)的現(xiàn)狀，要看到其中的不足，并采用手段去提升它的可靠性。由于火電廠的特殊性質(zhì)，它的安全性非常重要，因此，在投入新的自動控制技術(shù)時，必須提前做好相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，并且要預(yù)想新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用可能會出現(xiàn)哪些問題，做好FMEA 分析，并一一對不足之處進(jìn)行對策改善。

（2）對于熱工自動化方案的采用，要經(jīng)過多次推敲、多次頭腦風(fēng)暴進(jìn)行確認(rèn)，并且，要做好詳細(xì)的工藝方案和參數(shù)、方案的具體實(shí)施步驟和效果預(yù)想，并在實(shí)施過程中要詳細(xì)的進(jìn)行確認(rèn)，及時找出方案和實(shí)際實(shí)施的不同之處，為后續(xù)的方案制定提供可靠的經(jīng)驗(yàn)，從而不斷完善方案。

（3）火電廠各機(jī)組之間的聯(lián)動考慮。由于各機(jī)組以及各設(shè)備之間存在一定的差異性，需要綜合考慮各項(xiàng)技術(shù)在不同機(jī)組和設(shè)備之間的兼容性。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，火電廠的熱工系統(tǒng)將會變得越來越智能化。另外，由于全球?qū)?jié)能環(huán)保越來越重視，未來必然是朝著環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展和智能控制方向進(jìn)行的。而技術(shù)的發(fā)展，也終將會帶來熱工自動化控制新技術(shù)的突破，如設(shè)備和系統(tǒng)的高度一體化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等。設(shè)備的操作以及系統(tǒng)的控制也會變得越來越簡單，設(shè)備的運(yùn)行也會變得越來越穩(wěn)定，在故障出現(xiàn)時，技術(shù)員可以遠(yuǎn)程控制解除故障，甚至設(shè)備可以自己通過數(shù)據(jù)的分析，判斷故障模式并自動解除故障。對于火電廠而言，將是使用最少的人力和物力，去獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，對于企業(yè)的發(fā)展，乃至對整個社會的生態(tài)發(fā)展，都起到了非常積極的作用。